活塞杆断裂的问题

cloudpeng

/ ~; r$ b, n; f. P# v活塞杆断裂。材质为40Cr,调质处理。直接上图。
0 q1 u: P4 T% X) Z' }需要写断裂原因的分析报告，以及改善措施。
2 S; U, ~3 a1 S. c
1 o$ f( D7 E4 [

CAD图

8 l/ s9 a' x" c" i+ W

活塞端

活塞杆端

金相图一

金相图二

- q4 w% r! X+ I- |6 U. G
3 Q& n5 r: c" z

cloudpeng

材料问题很难说明清楚。查了一些低应力断裂的资料，还是弄不明白。

tangcarlos3d

4 x8 k. Z3 D: M' e/ |活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
1 L8 C3 ?0 U% S  I! h' C$ f+ p估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶粒较大造成淬火加热是晶粒粗大，淬火时回火不及时造成原始裂纹；2. 螺纹退刀槽尖角造成淬火裂纹。
2 U* M6 R6 ^9 Q- k" u# E- J1 [( j解决办法：1. 材料正火后再调质，或锻造毛坯。2. 退刀槽底加圆角，或再加滚压处理。
: P( C8 ?! ?0 ^4 \7 v: ~  G, n 晶粒是否粗大金相可以看出来。

cloudpeng

已经发生好几次类似的断裂了。断裂位置均相同，全部是在活塞杆与活塞结合位置的第一第二个螺纹的小径处。

tangcarlos3d

如果断裂的部位和相位完全相同的话，估计活塞与活塞杆之间有固定的偏心载荷。可检查一下活塞表面的摩擦情况。估计是盖子孔太大，或活塞间隙太小造成偏载。
: X' Z" l/ V- n* V1 S8 Q如果没有偏载荷则建议磨削螺纹或滚压螺纹表面。

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif
9 p7 N$ I# t3 h7 p% O% n' [4 P+ x8 n活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
9 ^* x" W' r2 D- o2 t' s* ^估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶 ...

基本上只受拉应力。
金相图已上，请大师说说自己的看法。

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 08:44 static/image/common/back.gif
; X/ C7 F. C* A/ z+ _3 M2 c如果断裂的部位和相位完全相同的话，估计活塞与活塞杆之间有固定的偏心载荷。可检查一下活塞表面的摩擦情况 ...

9 P5 G3 H- J; M7 Z缸体固定位有形变产生，可能会因此造成偏载。缸尾部变形约0.4mm以下。
螺纹为机加工车削而成。

tangcarlos3d

0 S* T3 S6 x: O% I1 S0 P9 h

cloudpeng 发表于 2013-11-18 14:20 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
7 N4 F: s, ?' q6 s缸体固定位有形变产生，可能会因此造成偏载。缸尾部变形约0.4mm以下。
螺纹为机加工车削而成。

1 n: ?" g9 J. O1 h
另外锁紧螺母的螺纹要与其端面垂直，也就是要再一次装夹中车出来，另一端要与这端不一样（区分作用），安装时将第一面与活塞相贴，以减少螺纹不垂直所引起的偏载发生。
) G/ R5 u. Z6 I. O+ f6 }" X* `从金相看材料内部可能有夹杂物。

cloudpeng

原材料据了解，供应商只做了调质处理，估计调质前没做正火处理。这个不知道对断裂的影响是不是很大？
材料是一般的40Cr，供应商至今未能提供相应的材质证明和热处理工艺等资料。
$ q9 w! J. N# }9 R+ `另外，图片上的金相组织（100x）的黑色物质，即非金属夹杂物，对断裂的影响多大？国家有没有相应的标准？
车削螺纹，确实加工的不太理想，目前也只是用通止规检验。目测有较明显的刀纹。
% E/ G. ]5 Z0 b& `$ F8 ?
2 [, [* g$ D7 b" H! L3 g# @/ r
牙型较尖。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-18 17:50 static/image/common/back.gif
* L) c! Y) i- H8 d: V% \原材料据了解，供应商只做了调质处理，估计调质前没做正火处理。这个不知道对断裂的影响是不是很大？
. a" A6 v' l6 }, x% s& F材料 ...

金相书籍：

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-18 18:04 static/image/common/back.gif
金相书籍：

0 {. v2 o5 N/ @谢谢指点。我找一找。
2 B  Q" `- k& J: D: N8 k8 v估计三五天之内是不会有什么进展的。
继续请指点。

wwjxgz

断在同一部位，说明此处应力集中，建议从结构设计上考虑一下。
" F2 ~% q: f5 [9 Z; n1 X关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢厂，确认原材料质量没问题。对于活塞杆受力件，建议还是用锻件较为合适。

cloudpeng

wwjxgz 发表于 2013-11-19 16:36 static/image/common/back.gif
* {  G$ a) H3 i( ~断在同一部位，说明此处应力集中，建议从结构设计上考虑一下。
: j' p* j! H# w关于材料，先了解原材料制造商是否是正规钢 ...

供应商至今未提供材质证明等相关资料。
正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

tangcarlos3d

cloudpeng 发表于 2013-11-20 08:05 http://www.3dportal.cn/discuz/static/image/common/back.gif
( X3 }. H- l( |' ?8 S2 p7 B供应商至今未提供材质证明等相关资料。
正考虑是否更改为锻件，将活塞与杆制成一体式。取消螺纹。

& |: }) f& \1 k, J9 |$ `& C" i) C
供应商至今未提供材质证明等相关资料，即使提供了也不要过分相信。自己拿去做成份化验才是真是的结果。不对再找供应商索赔！
( Z2 J2 [* ^6 q$ Y$ R我厂前段时间有一个产品是2mm45钢冷轧板，生产中发现不对（冲压折弯时裂纹）。化验后却是65Mn。

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-20 12:33 static/image/common/back.gif
6 d6 F. W/ X# m% m. z5 L! a: a" H供应商至今未提供材质证明等相关资料，即使提供了也不要过分相信。自己拿去做成份化验才是真是的结果。 ...

% R" J2 I+ J" ?+ Y8 x供应商是不可以全信，但就这样一件小事，造假都不愿意的供应商，还有必要合作么？

cloudpeng

tangcarlos3d 发表于 2013-11-16 17:11 static/image/common/back.gif
活塞杆只受拉、压应力怎么会断呢？
6 m2 f" H" T/ T% b估计： 1. 活塞杆材料调质之前没有正火或没有锻造处理，造成原始材料晶 ...

- N( [4 |  K2 E; a5 Z. l7 I6 w( V$ `已委托进行了金相，见上面的附图，请看看是否晶粒粗大？

xieyuanxu

  从断面纹路来看，材料应该没错，是40Cr，但从断面位置来看，断面正好与孔螺纹末端对齐，很明显是此处杆与孔形成台阶突变而导致此处应力变化突变。从断面纹路看，上半面晶粒粗大，下半面细粒，极有可能使杆在工作的时候产生偏载，这样在杆受弯曲力的情况下同时受到拉压力，这段部分就容易产生如图所示的断纹。我的建议是第一个，活塞内螺纹端口最好能倒一个圆角，分散其集中应力，二，连杆成型采用锻轧成型，使晶体紧密，增加其塑性和抵抗冲击载荷的能力，三淬火前正火处理。